În pământul nisipos, o albină sălbatică face de milioane de ani ceea ce industria chimică încă încearcă să obțină. Își căptușește cuibul cu un plastic asemănător polietilenei din pungi, care rezistă exact cât are nevoie larva ei și apoi se descompune singur în sol. Un studiu publicat recent în revista PNAS arată cum funcționează acest plastic biodegradabil natural și de ce ar putea inspira materialele viitorului.
„Natura a rezolvat deja o problemă la care specialiștii în polimeri încă lucrează”, spune Jonathan Coote, de la Departamentul de biomateriale sustenabile al Universității Virginia Tech din Statele Unite, primul autor al studiului.
Albinele care își căptușesc cuibul cu plastic
Spre deosebire de albinele melifere, care trăiesc în stupi, albinele din genul Colletes sunt solitare și își sapă cuiburile în pământ. Fiecare femelă își depune ouăle în cămăruțe separate, pe care le căptușește cu o secreție produsă de o glandă din abdomen. Secreția se întărește într-o peliculă subțire și transparentă, motiv pentru care în engleză li se spune „albine celofan”.
Cercetătorii știu de aproape o jumătate de secol că pelicula este făcută din fire de mătase și dintr-un poliester asemănător polietilenei. Polietilena reprezintă aproximativ o treime din plasticul produs de oameni și este cel mai folosit material pentru ambalaje, un domeniu pentru care Uniunea Europeană a adoptat reguli noi. Diferența este că polietilena obișnuită rămâne în mediu zeci sau chiar sute de ani, iar varianta făcută de albine se descompune în mai puțin de un an.
Un plastic care știe când să dispară
Echipa lui Coote a strâns căptușeli de cuib din două locuri de cuibărit ale speciei Colletes inaequalis din statul american Tennessee. O căptușeală proaspătă conține, ca greutate, circa 73% poliester și 27% mătase. Poliesterul are o structură parțial cristalină și o temperatură de descompunere apropiate de cele ale polietilenei, iar lanțurile lui par legate chimic între ele, într-o rețea.
Aceasta a fost cea mai mare surpriză pentru cercetători. Materialele plastice cu lanțuri legate în rețea sunt de obicei foarte rezistente, iar crearea unora care să se descompună singure la final este una dintre marile provocări ale chimiei polimerilor. Să găsești un astfel de material care se degradează rapid în sol a fost, după spusele lui Coote, cu totul neașteptat.
Cercetătorii au analizat și căptușeli rămase în pământ patru, șapte și unsprezece luni. După patru luni, poliesterul mai reprezenta doar 40% din material, semn că se descompusese mai repede decât mătasea, cunoscută ca biodegradabilă. Pelicula era însă încă flexibilă și intactă și apăra cămăruța de umezeală și de microbi. După șapte luni, cam atunci când larva devine albină adultă, căptușeala crăpa ușor. După unsprezece luni, se fărâmița în mână.
Zeci de ani de cuiburi, fără gunoi
Aceste albine trăiesc adesea în colonii de 10.000 de cuiburi sau chiar mai multe și folosesc același loc zeci de ani la rând. Cu toate acestea, solul nu se umple niciodată cu resturi de plastic. Contrastul cu lumea oamenilor este evident. Numai în Dunăre, de pildă, ajung anual aproape 100 de tone de plastic.
Coote estimează că albinele au avut la dispoziție în jur de 80 de milioane de ani de evoluție ca să rezolve o dilemă cu care se luptă chimiștii. Cu cât un plastic seamănă mai mult cu polietilena, cu atât rezistă mai bine, dar și cu atât se descompune mai greu.
Ce urmează
Cercetătorii vor acum să afle cum se degradează materialul atât de repede. Ei bănuiesc că structura lui cristalină lasă mai expuse legăturile chimice care țin lanțurile laolaltă. Au găsit și indicii ale unei enzime care rupe aceste legături, posibil provenită din saliva albinei mame. Scopul final este ca procesul să fie copiat în laborator și, într-o zi, folosit la scară industrială.
Albine din același gen trăiesc și în România. Una dintre ele, Colletes cunicularius, răspândită în cea mai mare parte a Europei și a Asiei, zboară devreme în primăvară și își sapă cuiburile în solurile nisipoase. Ca toate rudele ei, își căptușește fiecare cămăruță cu aceeași peliculă transparentă, un plastic biodegradabil pe care nimeni nu l-a inventat.
